CN101219865A - 用于生产高级硅质耐火材料的硅酸盐水泥及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产高级硅质耐火材料的硅酸盐水泥，所述的水泥主要含有硅酸三钙、硅酸二钙和铁酸二钙，但不含Al2O3，且C3S含量高、细度大，该水泥的理论矿物组成为：95～80％C3S、2～14％C2S、3～10％C2F，外掺1～2％萤石、0～6％硫酸钙、0～4％硫酸镁或氧化镁为矿化剂。所述水泥的生产工艺为按照上述组成设计、配制出经混合、粉磨成0.088筛余小于10％的生料，再成坯、干燥后，在1260～1350℃烧成1～6小时，再用超细粉磨装置制成中位粒径D50＝2～10μm的水泥即成。本发明具有硬化快、强度高、与微粉和外加剂适应性好、无Al2O3杂质等特点，适合作为高级硅质耐火材料的结合剂和矿化剂。

Description

用于生产高级硅质耐火材料的硅酸盐水泥及其生产工艺
技术领域
本发明涉及一种用于生产硅质耐火材料的硅酸盐水泥。与传统水泥相比，该种水泥具有无铝、超细和高C3S含量的特点，特别适合于制造高级、大型烧结硅质耐火材料以及不定型硅质耐火材料时作结合剂和矿化剂使用。
背景技术
硅质耐火材料被广泛地用于冶金、玻璃等行业。因为，K2O、Na2O和Al2O3等杂质极大损害高温性能，优质硅砖要求熔融指数(2R2O+Al2O3)＜0.5％。
一般，可将水泥分为硅酸盐、铝酸盐、以及硫铝酸盐三大类别。硅酸盐水泥含有C3S、C2S、C3A和C4AF四种矿物。该种水泥大量含有Al2O3，且水化很慢，要到28天才能发挥强度。所以，常规硅酸盐水泥不能用于制作高级硅质耐火材料。铝酸盐或硫铝酸盐都含更多的有害组分Al2O3，从而更加不适合于硅质耐火材料。
烧结硅质耐火材料广泛使用石灰乳或Ca(OH)2作为矿化剂制造。但是，Ca(OH)2的分散性和常温胶凝性质都很差。硅砖中常有Ca(OH)2分布不匀产生的溶洞。使用石灰乳成型出的大型硅质制品必须经过干燥才有足够强度，才能脱模和搬运。这样，硅质耐火材料，特别是大型烧结材料和不定形材料的质量和生产效率都受到影响。
发明内容
本发明的目的在于研制一种用于生产高级硅质耐火材料的硅酸盐水泥，使之具有超细、早强、分散且不含K2O、Na2O和Al2O3杂质的特征，使其适于制造高级硅质耐火材料。
该种水泥的特征在于：
1)水泥以C3S作为主要矿物。以C3S取代Ca(OH)2后，不影响材料的高温性能，不影响CaO发挥矿化作用。
2)C3S有良好常温胶凝性，可使被胶接料(如不定型硅质耐火材料)有良好常温养护强度。
3)C3S的分散性好，其凝结、硬化和强度性能可以用众多的外加剂调控，特别是已对C3S和硅灰等微粉组成浆体进行了充分的研究，积累了大量的资料。这样，就非常便于利用这些成果开发新一代高级硅质不定形耐火材料。
4)水泥含有少量铁酸二钙。Fe2O3起降低烧成温度，提高熟料易磨性和减少生产成本的作用。Fe2O3是制造硅砖的另一种矿化剂，少量的Fe2O3不会影响硅质耐火材料的高温性能。
5)水泥掺有少量Ca2F、CaSO4和MgSO4或MgO作为矿化剂，以进一步降低烧成温度，提高易磨性，便于制造超细水泥。
6)水泥的理论矿物组成：95-80％的C3S、2-14％C2S、3-10％C2F，外掺1-2％萤石、0-6％硫酸钙、0-4％硫酸镁或氧化镁矿化剂。按以上组成设计、混合、粉磨配制出0.088筛余小于10％的生料，再经成坯、干燥后入窑，在1260～1350℃烧成1-6小时，再用振动磨、气流磨等超细粉磨装置制成中位粒径D50＝2-10μm的微粉即成无铝高C3S的硅酸盐水泥。
实施方式
实施例1
以159.2份重质碳酸钙、32.1份高纯石英粉、3.7份三氧化二铁为原料，外掺1.5份氟化钙、0.7份硫酸钙，通过配合、混合、粉磨制成0.088mm筛余小于10％的生料。生料的设计矿物组成是：C3S＝87％、C2S＝8％、C2F＝5％(不计矿化剂氟化钙、硫酸钙)，再外加入5-15％的水或重量5-15％、浓度5-10％的聚乙烯醇水溶液成型成坯体，干燥后在1280℃烧成4小时，出炉后粉碎至＜2mm，再用振动磨加工成D50＝2-10μm的粉体。
经X光检验，熟料的反应进行相当完全，C3S已大量生成，  且f-CaO特征峰2.40的高度很小，见附图1。
实施例2
以157.6份重质碳酸钙、31.6份高纯石英粉、5.1份三氧化二铁、1.9份氟化钙、2.5份硫酸钙、2.5份硫酸镁为原料，通过配合、混合、粉磨制成0.088mm筛余小于10％的生料。生料的设计矿物组成是：C3S＝87％、C2S＝9％、C2F＝7％(不计矿化剂氟化钙、硫酸钙)。接着，加入5-15％的水或重量5-15％、浓度5-10％的聚乙烯醇水溶液成型成坯体，干燥后在1280℃烧成4小时，出炉后粉碎至＜2mm，再用振动磨加工成D50＝3.04μm、推算比表面积10022.09cm2/g平方厘米/克的水泥。水泥的粒度分析结果见附图2。
利用本发明所述水泥配制耐火浇注料时，采用32％的3.2-1.5mm硅石，37％的1.5-0.15mm硅石，21％的300目硅石粉，3.5％的1000目硅石粉，3.5％的硅灰，3％的前述自制硅酸盐水泥，外加0.1％高效减水剂和9％的水制成，经拌和、浇注、养护、脱模、干燥，再经1300-1340℃×10小时烧成。经检验，制品的抗压强度为110MPa，抗折强度为了10MPa，是一种性能优异的高级硅质耐火材料。
附图说明
附图1为本发明所述水泥熟料的X光衍射结果示例图。
附图2为本发明所述水泥的粒度分析结果示例图。
本发明具有硬化快、强度高、与微粉和外加剂适应性好、无Al2O3杂质等特点，适合作为高级硅质耐火材料的结合剂和矿化剂。

Claims (2)

1.一种用于生产高级硅质耐火材料的硅酸盐水泥，起特征在于：所述的水泥主要含有硅酸三钙、硅酸二钙和铁酸二钙，但不含Al2O3，且C3S含量高、细度大，该水泥的理论矿物组成为：95～80％C3S、2～14％C2S、3～10％C2F，外掺1～2％萤石、0～6％硫酸钙、0～4％硫酸镁或氧化镁为矿化剂。
2.一种生产权利要求1所述水泥的生产工艺，起特征在于：按权利要求1所述组成设计、配制出经混合、粉磨成0.088筛余小于10％的生料，再成坯、干燥后，在1260～1350℃烧成1～6小时，再用超细粉磨装置制成中位粒径D50＝2～10μm的水泥即成。
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Assignor: Ruitai Technology Co., Ltd.

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Denomination of invention: Silicate cement for manufacturing advanced silica refractory and manufacturing technique thereof

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License type: Exclusive License

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